一種手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及手機(jī)上基于傳感器的身份認(rèn)證領(lǐng)域，具體來講是一種手機(jī)上基于傳感 器的手勢身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)化智能化，手機(jī)成為人們生活中的必需品，伴隨而來的就是與之 息息相關(guān)的安全隱私問題，而手機(jī)相應(yīng)的用戶身份認(rèn)證技術(shù)也隨之成為熱點(diǎn)研究問題。
[0003] 以前，大多數(shù)人所使用傳統(tǒng)認(rèn)證方法，如口令、PIN以及繪圖密碼等，人們?yōu)榱朔奖?通常會(huì)設(shè)置比較簡單的密碼，很容易被他人所獲取進(jìn)而成功進(jìn)入系統(tǒng)。而基于生物的認(rèn)證 方法中，如指紋、手掌、面部和虹膜等生理特征認(rèn)證，往往需要額外的設(shè)備作支撐。并且，由 于戴帽子、頭發(fā)遮擋或光線等外界因素，會(huì)對(duì)面部的認(rèn)證產(chǎn)生影響；由于手指干燥、碰傷、紋 路較淺，也會(huì)對(duì)指紋或手掌認(rèn)證產(chǎn)生影響;這些受環(huán)境影響因素比較大。因此亟需一種更安 全、便捷的身份認(rèn)證方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種手機(jī)上基于傳感器的手 勢身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法，無需額外設(shè)備作為支撐，受環(huán)境影響因素小，在手機(jī)上安全便捷的 進(jìn)行用戶的身份認(rèn)證。
[0005] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取一種手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證系統(tǒng)，包括： 加速度傳感器，用于記錄用戶手勢在移動(dòng)過程中的實(shí)時(shí)加速度信息;方向傳感器，用于記錄 用戶手勢在移動(dòng)過程中的方位角度信息;預(yù)處理模塊，對(duì)加速度傳感器和方向傳感器中記 錄的用戶手勢的信息進(jìn)行濾波去噪和等頻率采樣;計(jì)算模塊，通過全局序列對(duì)齊算法分別 計(jì)算加速度信息和方位角度信息的匹配分?jǐn)?shù)，通過匹配分?jǐn)?shù)和用戶做出的同樣手勢信息計(jì) 算出閥值，并將需要驗(yàn)證的用戶手勢信息與閥值相比較;模板庫模塊，用于存儲(chǔ)所有用戶手 勢的原始樣本，以及存儲(chǔ)計(jì)算模塊算出的匹配分?jǐn)?shù)和閥值。
[0006] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用戶手勢分為三種，分別為用戶手持手機(jī)翻轉(zhuǎn)搖 晃的動(dòng)作、用戶手持手機(jī)進(jìn)行空中簽名的動(dòng)作以及用戶手持手機(jī)進(jìn)行接電話的動(dòng)作。
[0007] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用戶手持手機(jī)重復(fù)作出三次相同的手勢，加速度 傳感器和方向傳感器分別獲取每一次用戶手勢信息作為原始樣本。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述預(yù)處理模塊包括用于濾波去噪的低通巴特沃斯濾 波器，還包括重采樣恢復(fù)等頻率采樣的采樣模塊。
[0009] 本發(fā)明還提供一種手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證方法，包括如下步驟：
[0010] si.用戶手持手機(jī)重復(fù)作出三次相同的手勢，加速度傳感器和方向傳感器分別獲 取每一次用戶手勢信息作為原始樣本，經(jīng)過預(yù)處理模塊處理后，傳輸至計(jì)算模塊和模板庫 豐旲塊；
[0011] S2.計(jì)算模塊分別將每個(gè)傳感器得到的三次原始樣本，進(jìn)行兩兩之間匹配，通過全 局序列對(duì)齊算法計(jì)算每次匹配后的結(jié)果，再取三個(gè)結(jié)果的平均值，得到每個(gè)傳感器的原始 匹配分?jǐn)?shù)，并將每個(gè)傳感器的原始匹配分?jǐn)?shù)傳輸至模板庫模塊；
[0012] S3.用戶再次做出三次同樣手勢信息作為評(píng)估樣本，加速度傳感器和方向傳感器 分別獲取每次評(píng)估樣本，經(jīng)過預(yù)處理模塊處理后，傳輸至計(jì)算模塊；
[0013] S4.計(jì)算模塊將每個(gè)傳感器每次獲取的評(píng)估樣本，分別與模板庫模塊中該傳感器 對(duì)應(yīng)的三個(gè)原始樣本通過全局序列對(duì)齊算法計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果取平均值，得到每個(gè)傳感器 每次的評(píng)估匹配分?jǐn)?shù)，將每個(gè)傳感器每次的評(píng)估匹配分?jǐn)?shù)除以該傳感器的原始匹配分?jǐn)?shù)， 得到的最大值作為該傳感器的閥值；
[0014] S5.當(dāng)用戶使用手機(jī)作出一次手勢進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，加速度傳感器和方向傳感器分別 獲取驗(yàn)證手勢信息，經(jīng)過預(yù)處理模塊處理后，計(jì)算模塊將每個(gè)傳感器得到的驗(yàn)證手勢信息， 分別與三個(gè)原始樣本通過全局序列對(duì)齊算法計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果取平均值，得到每個(gè)傳感器 的驗(yàn)證匹配分?jǐn)?shù)，再除以該傳感器的原始匹配分?jǐn)?shù)，得到的值與該傳感器的閥值比較，當(dāng)每 個(gè)得到的值都不小于對(duì)應(yīng)傳感器的閥值時(shí)，用戶驗(yàn)證用過。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每個(gè)傳感器采集到的用戶手勢信息以時(shí)間序列的 方式存儲(chǔ)并計(jì)算，所述全局序列對(duì)齊算法是在明確定義的矩陣基礎(chǔ)上，對(duì)于長度不等的時(shí) 間序列得到最好的對(duì)齊結(jié)果。
[0016] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用戶手勢分為三種，分別為用戶手持手機(jī)翻轉(zhuǎn)搖 晃的動(dòng)作、用戶手持手機(jī)進(jìn)行空中簽名的動(dòng)作以及用戶手持手機(jī)進(jìn)行接電話的動(dòng)作。
[0017] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用戶作出手勢的同時(shí)需要將一根手指與手機(jī)屏幕 保持接觸。
[0018] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用戶將三種手勢信息分別作為原始樣本存入模板 庫模塊，兩個(gè)傳感器再分別采集每種手勢信息作為評(píng)估樣本，通過計(jì)算得到每種手勢的閥 值，用戶根據(jù)實(shí)際使用情況，至少選擇其中一種手勢進(jìn)行驗(yàn)證。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] 1、通過用戶手持手機(jī)作出手勢進(jìn)行認(rèn)證，無需額外的設(shè)備作為支撐，注冊及使用 過程簡單方便，不會(huì)受環(huán)境因素影響。
[0021] 2、用戶手勢可以使用行為習(xí)慣動(dòng)作，無需額外記住，避免了PIN、圖形密碼忘記的 情況發(fā)生，也防止了 PIN、圖形密碼的外泄或被盜的發(fā)生，提高用戶認(rèn)證的安全性。
[0022] 3、除了用戶手勢作為原始樣本的錄入，還需要用戶再次做出手勢作為評(píng)估樣本， 二者結(jié)合計(jì)算出閥值，用戶在認(rèn)證時(shí)需要通過閥值比對(duì)認(rèn)證，匹配認(rèn)證效果好，進(jìn)一步增加 了用戶認(rèn)的安全性和準(zhǔn)確性。
[0023] 4、用戶手勢分為三種，分別為用戶手持手機(jī)翻轉(zhuǎn)搖晃的動(dòng)作、用戶手持手機(jī)進(jìn)行 空中簽名的動(dòng)作以及用戶手持手機(jī)進(jìn)行接電話的動(dòng)作;可以都存儲(chǔ)在手機(jī)中，而根據(jù)不同 的使用情況，選取不同的用戶手勢進(jìn)行驗(yàn)證，方便快捷。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證系統(tǒng)，主要包括加速度傳感 器、方向傳感器、預(yù)處理模塊、計(jì)算模塊和模板庫模塊。
[0028] 加速度傳感器用于記錄用戶手勢在移動(dòng)過程中的實(shí)時(shí)加速度信息；由于當(dāng)手機(jī)垂 直向上拋擲時(shí)，獲得的加速度值是涵蓋了重力加速度g的，因而獲得的數(shù)據(jù)要減去重力加速 度在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向上的分量。方向傳感器用于記錄用戶手勢在移動(dòng)過程中的方位 角度信息。由于用戶手勢在執(zhí)行時(shí)，方向和速度會(huì)在不停的變化，因此將加速度和方向兩者 信息結(jié)合起來進(jìn)行認(rèn)證。
[0029] 預(yù)處理模塊，用于對(duì)加速度傳感器和方向傳感器中記錄的用戶手勢的信息進(jìn)行濾 波去噪和等頻率采樣。具體的，預(yù)處理模塊包括低通巴特沃斯濾波器和采樣模塊，由于傳感 器本身的噪聲因素和人為操作時(shí)的輕微抖動(dòng)，因此采用低通巴特沃斯濾波器進(jìn)行濾波去噪 處理。由于手機(jī)內(nèi)置的傳感器是一種觸發(fā)模式，即一有動(dòng)作，里面就會(huì)實(shí)時(shí)的觸發(fā)產(chǎn)生數(shù) 據(jù)，因此得到的數(shù)據(jù)并不是等采樣間隔的，需要通過采樣模塊，進(jìn)行重采樣恢復(fù)出等頻率采 樣的數(shù)據(jù)。
[0030] 計(jì)算模塊，通過全局序列對(duì)齊算法分別計(jì)算加速度信息和方位角度信息的匹配分 數(shù)，通過匹配分?jǐn)?shù)和用戶做出的同樣手勢信息計(jì)算出閥值，并將需要驗(yàn)證的用戶手勢信息 與閥值相比較。其中全局序列對(duì)齊算法基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想，在一個(gè)明確定義的矩陣的基 礎(chǔ)上，對(duì)于長度不等的時(shí)間序列得到最好的對(duì)齊結(jié)果，通過找到最佳的路徑從M(l，l)到Μ (m，m)，從而得到最大化的分?jǐn)?shù)Mmm。
[0031] 模板庫模塊，用于存儲(chǔ)所有用戶手勢的原始樣本，以及存儲(chǔ)計(jì)算模塊算出的匹配 分?jǐn)?shù)和閥值。用戶手勢分為三種，分別為用戶手持手機(jī)翻轉(zhuǎn)搖晃的動(dòng)作、用戶手持手機(jī)進(jìn)行 空中簽名的動(dòng)作以及用戶手持手機(jī)進(jìn)行接電話的動(dòng)作。所述用戶手持手機(jī)重復(fù)作出三次相 同的手勢，加速度傳感器和方向傳感器分別獲取每一次用戶手勢信息作為原始樣本。
[0032]如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例手機(jī)上基于傳感器的手勢身份認(rèn)證方法示意圖，本實(shí) 施例中，以一種用戶手勢為例，具體步驟如下：
[0033] S1.用戶手持手機(jī)重復(fù)作出三次相同的手勢，加速度傳感器和方向傳感器分別獲 取每一次用戶手勢信息作為原始樣本，原始樣本經(jīng)過預(yù)處理模塊處理后，